CN109291466A - 一种大倒角蜂窝夹层结构件的成型方法 - Google Patents

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    • B29C70/342—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure

Abstract

本发明涉及一种大倒角蜂窝夹层复合材料结构件的成型方法。本发明包括：对预浸料进行固化厚度摸索试验；实测单层厚度，以阳模的贴袋面为贴模面，设计阴模成型工装；在阴模成型工装上铺贴蜂窝上表面铺层，并按预浸料固化曲线进行固化；数控加工蜂窝；将已固化的蜂窝上表面铺层放置在阴模成型工装内，把数控加工好的蜂窝放置在蜂窝上表面铺层内，糊制真空袋进行蜂窝中温预成型；将已完成中温预成型的蜂窝取出，在已固化的蜂窝上表面铺层上铺贴一层结构胶膜，并放入已完成中温预成型的蜂窝，糊制真空袋进行热压实；在蜂窝上铺贴一层结构胶膜，并继续铺贴蜂窝下表面铺层；蜂窝下表面铺层上方放置混合盖板，糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化。

Description

一种大倒角蜂窝夹层结构件的成型方法
技术领域
本发明属于复合材料制造技术，涉及一种大倒角蜂窝夹层复合材料结构件的成型方法。
背景技术
蜂窝芯具有高刚度以及极大的减重效果，在飞机结构上已普遍应用。目前蜂窝夹层复合材料构件均采用阳模成型，倒角较大时(一般＞45°)，成型后的构件易出现蜂窝回缩、塌陷、滑移等缺陷。近期对以上缺陷的改进发明包括：
1.一种蜂窝复层拼接成型方法(申请号：CN201710481202.6)：在蜂窝芯的厚度方向分层，对每层蜂窝芯进行分区拼接，通过蜂窝芯复层拼接预成型，提高蜂窝芯侧向的抗压力。该发明适用于厚度较大蜂窝夹层件的制造，但由于蜂窝芯倒角防塌陷滑移的能力取决与分出的单层蜂窝芯，采用该工艺的蜂窝芯倒角不宜大于30°。
2.防止蜂窝芯塌陷的复合材料蜂窝夹层结构制件成型方法(申请号：CN201710281772.0)：采用先把蜂窝芯毛坯件与已固化的外蒙皮胶接，在铺贴内蒙皮进行胶接共固化的工艺方案，蜂窝芯毛坯件的周围端面垂直外蒙皮型面切面，胶接时安装复合材料夹层结构工艺挡圈工装保护蜂窝芯毛坯件，胶接完成后再加工蜂窝芯周边部分的斜坡。该发明可有效防止成型时蜂窝芯制件与外蒙皮之间的滑移，但蜂窝芯加工斜坡后无任何其它措施保护与内蒙皮胶接，采用该工艺的蜂窝芯不宜过厚，倒角不宜过大。
3.一种分段式蜂窝夹层结构(申请号：CN201410592470.1)：在蜂窝芯的斜角处端面上铺设的铺层与斜角上铺设的铺层为分段式，即端面上的铺层只延伸到斜角的最下方，斜角上的铺层从斜角的最上方开始铺设，二者在斜角处为搭接形式。这一技术方案解决了现有技术中，蜂窝芯在受压成型时易向四周滑移的技术问题。该发明对蜂窝芯的塌陷没有作用。
有上述说明可以看出，即使采用如上改进方法，对于倒角较大蜂窝夹层结构件的改善也是有限的。
发明内容
本发明的目的是：本发明针对现有阳模成型不能在不改变铺层、不明显增重的前提下成型出倒角较大、表面质量较好的蜂窝夹层结构件的缺点，设计了一种阴模成型法。其目的是：在不改变设计图纸的前提下，可以在较大压力下成型大倒角(＞45°)蜂窝夹层结构件，最大限度保留了蜂窝夹层结构的减重优势，简化了操作，保证了成型质量的稳定性。
本发明的技术方案是：一种大倒角蜂窝夹层复合材料结构件的成型方法，包括以下步骤：
1)对设计选用的预浸料进行固化厚度摸索试验；
2)根据步骤1)中的试验得到的预浸料实测单层厚度，以阳模的贴袋面为贴模面，设计阴模成型工装；
3)在阴模成型工装上铺贴蜂窝上表面铺层，并按预浸料固化曲线进行固化；
4)数控加工蜂窝；
5)将步骤3)中已固化的蜂窝上表面铺层放置在阴模成型工装内，把步骤4)中数控加工好的蜂窝放置在步骤3)中已固化的蜂窝上表面铺层内，糊制真空袋进行蜂窝中温预成型；
6)将步骤5)中已完成中温预成型的蜂窝取出，在步骤5)中已固化的蜂窝上表面铺层上铺贴一层结构胶膜，并放入在步骤5)中已完成中温预成型的蜂窝，其中蜂窝倒角区域铺贴一层膨胀胶膜。糊制真空袋进行热压实；
7)在步骤6)中已完成热压实的蜂窝上铺贴一层结构胶膜，并继续铺贴蜂窝下表面铺层；
8)在步骤7)中的蜂窝下表面铺层上方放置混合盖板，糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化。
进一步的，所述步骤4)中，加工而成的蜂窝的长、宽分别比各自的理论值小1mm。
进一步的，所述混合盖板的底层为已硫化硅胶，上层为碳纤维复合材料硬盖板。
本发明的优点是：本发明实现了在不改变构件铺层、不明显增重的前提下成型倒角较大的复合材料蜂窝夹层结构件，成型后构件无蜂窝倒角处回缩、塌陷、滑移等缺陷，保证了构件的内部和表面质量。
附图说明
图1为一般复合材料蜂窝夹层结构件简图；
图2为实施例一复合材料蜂窝夹层结构件示意图；
图3为实施例二复合材料蜂窝夹层结构件示意图；
图4为阴模成型工装示意图；
图5为在阴模工装上铺贴蜂窝上表面铺层示意图；
图6为蜂窝预成型示意图；
图7为在阴模工装上铺贴蜂窝示意图；
图8为在阴模工装上铺贴蜂窝下表面铺层示意图；
图9为在阴模工装上铺层盖板示意图。
其中，1-阴模成型工装、2-蜂窝上表面铺层、3-膨胀胶膜、4-结构胶膜、5-数控加工的蜂窝、6-蜂窝下表面铺层、7-无孔隔离膜、8-已硫化的硅橡胶、9-复合材料盖板。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述。
本发明蜂窝夹层结构件成型方法的操作步骤如以下实施例所示。
实施例一：
1)复合材料蜂窝夹层结构件如图2所示，蜂窝厚度为60mm，倒角分别为58°、70°、75°和90°；
2)对预浸料CYCOM 970/PWC T300 3K IT进行固化厚度摸索试验，实测单层固化厚度为0.216mm；
3)根据预浸料实测单层厚度，以阳模的贴袋面为贴模面，设计阴模成型工装1，如4所示；
4)在阴模成型工装1上铺贴蜂窝上表面铺层2，并按预浸料固化曲线进行固化，如图5所示；
5)数控加工蜂窝5，加工而成的蜂窝的长、宽分别比各自的理论值小1mm；
6)已固化的蜂窝上表面铺层2放置在阴模成型工装1内，把数控加工好的蜂窝5放置在已固化的蜂窝上表面铺层2内，在蜂窝5上放置1层无孔隔离膜，一个采用LTM12制造的1mm厚的复合材料盖板，糊制真空袋，如图6所示。在115℃，0.1MPa下固化90min，进行蜂窝预成型；
7)将已完成预成型的蜂窝5取出，在已固化的蜂窝上表面铺层2上铺贴一层METLBOND1515–4M.050PSF胶膜4，并把预成型好的蜂窝5放置在阴模成型工装1上，其中蜂窝5倒角区域铺贴一层LOCTITE EF 562 50M AERO胶膜3，如图7所示；
8)在蜂窝5上放置1层无孔隔离膜，一个采用LTM12制造的1mm厚的复合材料盖板，糊制真空袋，在65℃，0.1MPa下固化30min，进行热压实；
9)在已完成热压实的蜂窝5上铺贴一层METLBOND 1515–4M.050PSF胶膜4，并继续铺贴蜂窝下表面铺层6，如图8所示；
10)在蜂窝下表面铺层6上铺贴一层无孔隔离膜，一层已硫化的硅橡胶COHRlasticSilicone Rubber Press Pads 3320(1.59mm)8，一个采用EL201/HFW650T/34制造的2mm厚的复合材料盖板9，如图9所示；
11)糊制真空袋后按预浸料固化曲线进行固化。
实施例二：
1)复合材料蜂窝夹层结构件如图3所示，蜂窝厚度为30mm，倒角分别为37°、48°、45°、51°、67°和62°；
2)对预浸料CYCOM 970/PWC T300 3K IT进行固化厚度摸索试验，实测单层固化厚度为0.216mm；
3)根据预浸料实测单层厚度，以阳模的贴袋面为贴模面，设计阴模成型工装1，如图4所示；
4)在阴模成型工装1上铺贴蜂窝上表面铺层2，并按预浸料固化曲线进行固化，如图5所示；
5)数控加工蜂窝5，加工而成的蜂窝的长、宽分别比各自的理论值小1mm；
6)已固化的蜂窝上表面铺层2放置在阴模成型工装1内，把数控加工好的蜂窝5放置在已固化的蜂窝上表面铺层2内，在蜂窝5上放置1层无孔隔离膜，一个采用LTM12制造的1mm厚的复合材料盖板，糊制真空袋，如图6所示。在115℃，0.1MPa下固化90min，进行蜂窝预成型；
7)将已完成预成型的蜂窝5取出，在已固化的蜂窝上表面铺层2上铺贴一层METLBOND1515–4M.050PSF胶膜4，并把预成型好的蜂窝5放置在阴模成型工装1上，其中蜂窝倒角区域铺贴一层LOCTITE EF 562 50M AERO胶膜3，如图7所示；
8)在蜂窝5上放置1层无孔隔离膜，一个采用LTM12制造的1mm厚的复合材料盖板，糊制真空袋，在65℃，0.1MPa下固化30min，进行热压实；
9)在已完成热压实的蜂窝5上铺贴一层METLBOND 1515–4M.050PSF胶膜4，并继续铺贴蜂窝下表面铺层6，如图8所示；
10)在蜂窝下表面铺层6上铺贴一层无孔隔离膜，一层已硫化的硅橡胶COHRlasticSilicone Rubber Press Pads 3320(1.59mm)8，一个采用EL201/HFW650T/34制造的2mm厚的复合材料盖板9，如图9所示；
11)糊制真空袋后按预浸料固化曲线进行固化。

Claims (4)

1.一种大倒角蜂窝夹层复合材料结构件的成型方法，其特征为所述成型方法包括以下步骤：
1)对设计选用的预浸料进行固化厚度摸索试验；
2)根据步骤1)中的试验得到的预浸料实测单层厚度，以阳模的贴袋面为贴模面，设计阴模成型工装；
3)在阴模成型工装上铺贴蜂窝上表面铺层，并按预浸料固化曲线进行固化；
4)数控加工蜂窝；
5)将步骤3)中已固化的蜂窝上表面铺层放置在阴模成型工装内，把步骤4)中数控加工好的蜂窝放置在步骤3)中已固化的蜂窝上表面铺层内，糊制真空袋进行蜂窝中温预成型；
6)将步骤5)中已完成中温预成型的蜂窝取出，在步骤5)中已固化的蜂窝上表面铺层上铺贴一层结构胶膜，并放入在步骤5)中已完成中温预成型的蜂窝，其中蜂窝倒角区域铺贴一层膨胀胶膜；糊制真空袋进行热压实；
7)在步骤6)中已完成热压实的蜂窝上铺贴一层结构胶膜，并继续铺贴蜂窝下表面铺层；
8)在步骤7)中的蜂窝下表面铺层上方放置混合盖板，糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化。
2.根据权利要求1中所述的成型方法，其特征为：所述步骤4)中，加工而成的蜂窝的长、宽分别比各自的理论值小1mm。
3.根据权利要求1中所述的成型方法，其特征为：所述混合盖板的底层为已硫化硅胶。
4.根据权利要求3中所述的成型方法，其特征为：所述混合盖板的上层为碳纤维复合材料硬盖板。
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